谷物联合收割机清选筛筛面气流分布试验及分析_崔俊伟
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［5 ］
。 近年来， 不少学者对风筛式清 。如陈霓等为改善横轴流式脱
选装置进行了研究
［6-14 ］
粒的清选室内气流分布，设计了圆锥形离心式清选风 扇； 李耀明等对离心风机与贯流风机共同作用的清选
收稿日期： 2015-01-27 修回日期： 2015-02-04 基金项目： 国家高技术研究发展计划 （ 863 计划） 资助项目 （ 项目编号： 2012AA10A502 ） 作者简介： 崔俊伟，工程师，研究方向： 收获机械设计。E-mail： cuijw83@ 126. com 韩增德，通信作者，研究员，研究方向： 收获机械设计。E-mail： jxzx000@ sina. com
第5 卷 第2 期 2015 年 3 月
农
业
工
程
Agricultural Engineering
Vol． 5 No． 2 Mar． 2015
谷物联合收割机清选筛筛面气流分布试验及分析
1， 2 1， 2 1， 2 1， 2 1， 2 1 1， 2 崔俊伟 ，韩增德 ，张子瑞 ，郝付平 ，甘帮兴 ，苏天生 ，乔晓东
［15 ］
2. 3 下筛筛面测量位置的设定及试验数据 在下筛筛面 Y = 200 mm 的平面内沿 X 方向设定 4 个坐标点， 共计 20 个测量点， 各点坐标值及风速
崔俊伟
等： 谷物联合收割机清选筛筛面气流分布试验及分析
3
值见表 3 。
Tab. 3 表 3 下筛筛面测量点坐标值及风速值 Coordinate values and wind speed value of measuring point over lower sieve surface
2. 2 尾筛筛面测量位置的设定及试验数据 因尾筛筛面较短，筛面气流变化不大，故只取一 个截面做气流分布测试。 在尾筛筛面 Y = 300 mm 沿 X 方向设定 1 个坐标点，共 5 个测量点， 各点坐标值 及风速值见表 2 。
Tab. 2 表 2 尾筛筛面测量点坐标值及风速值 Coordinate values and wind speed value of measuring point over caudal sieve surface
2
农业工程
装备与机械化
1
清选装置的结构及工作原理
以前风机轴线与振动筛宽度方向对称面的交点作 ［13 ］ 为坐标原点，建立笛卡尔坐标系 。 以振动筛前后 方向为 X 方向 （ 向后为正） ，垂直于筛面方向为 Y 方 向 （ 向上为正） ，振动筛宽度方向为 Z 方向 （ 向左为 正） ，并在 Z 方向上将振动筛均分 为 5 个 平 面， 即 Z = 470 ， Z = 235 ， Z = 0， Z = -235 ， Z = -470 。在上 述 5 个平面上建立若干测试点，用风速仪对筛面上的 风速进行测试。 风速仪的型号为 LM-8000 ， 量程为 0. 4 ～ 30 ms，测量精度为 3% FS。 2. 1 上筛面测量位置的设定及试验数据 在上筛筛面 Y = 300 mm 的平面上沿 X 方向设定 3 个坐标点， 共 15 个测量点， 各点坐标值及风速值 见表 1 。
清选装置是谷物联合收割机的重要工作部件 ，其 ［1-2 ］ 。 目前， 作业性能的高低决定了整机的作业性能 大部分谷物联合收割机采用的是风筛式清选装置 ，即 气流与振动筛共同作用于脱出物 ，因此气流的分布状 况对清选装置的作业效果有着重要影响
［3-4 ］
。
由于不同机型的脱粒装置形式不同 ，其脱出物在 筛面的分布状态也不同，因而对清选装置气流分布的 要求也不尽相同
Tab. 1 表 1 上筛筛面测量点坐标值及风速值 Coordinate values and wind speed value of measuring point over upper sieve surface
X 550 550 550 550 550 850 850 850 850 850 1 150 测量点坐标值 mm Y 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 Z 470 235 0 -235 -470 470 235 0 -235 -470 470 235 0 -235 -470 风速值 m·s － 1 V 5. 4 5. 0 5. 5 5. 3 6. 7 3. 9 4. 4 4. 1 4. 7 4. 5 3. 2 3. 5 2. 9 2. 7 3. 5
Fig. 1
图 1 振动筛结构 Structure of oscillating cleaning sieve
1 150 1 150 1 150 1 150
工作时，振动筛做往复运动，谷粒混合物不断地 由波纹板送往上筛面，从波纹板下落到上筛筛面的过 程中，装在振动筛前下方的前风机吹出的气流把谷粒 混合物吹散，颖糠、碎草及质量较小的杂质被气流带 出机外，质量较大的谷粒等留在上筛面向后移动 ，谷 粒在向后移动过程中从上筛漏下， 经过下筛进行精 选。碎草、短茎秆由尾筛排出，后风机的气流用于辅 助尾筛工作。
0
引言
室内的气流分布进行了模拟及分析； 汤楚宙等对离 心－ 轴流组合式清粮风机进行了试验研究； 孙国建等 对风筛式双风道横流风机清选装置进行了试验研究 ； 唐伦等对油菜清选装置筛面气流场的分布规律进行了 研究。以上研究主要针对横轴流式及单纵轴流式脱粒 方式，并且主要采用的是单离心风机，依然存在气流 在振动筛尾部减弱过快或气流在筛面的分布无法满足 相应脱粒方式的要求等问题，影响清选效率。 本文主要针对纵向双轴流脱粒形式的谷物联合收 割机脱粒方式的特点，设计了双风机振动筛式清选装 置。通过试验对风机的气流进行测定 ，分析气流在筛 面上的分布情况， 为筛面气流分布的优化提供依据， 以进一步提高清选装置的工作效率 。
（ 1. 中国农业机械化科学研究院，北京 100083 ； 摘
2. 现代农装科技股份有限公司，北京 100083 ）
要： 针对轴流式谷物联合收割机脱粒方式的清选装置效率不足的问题，设计了双风机振动筛式清选装置，前风机
采用 3 风道结构。试验时在清选筛筛面上设置若干个测量点，采用风速仪测定各个测量点处的气流速度值，分析筛面 气流分布状况。试验结果表明： 前风机从 3 风道吹出的气流大小及分布能满足纵向轴流式脱粒方式对清选装置气流分 布的需要； 后风机能有效辅助清选筛排出短茎秆，提高清选效果。 关键词： 谷物联合收割机； 双风机； 风道； 清选筛； 气流分布 中图分类号： S225. 3 文献标识码： A 文章编号： 2095-1795 （ 2015 ） 02-0001-04
设计的清选装置结构如图 1 ， 主要包括振动筛和 双风机。 振动筛采用整体式双层筛， 包括波纹板、 上筛、 下筛和尾筛等，尺寸为 1 765 mm × 970 mm。 波纹板 主要将脱粒滚筒前段落下的脱出物送向上筛筛面 ，并 将谷粒、颖糠等杂质分层。上筛的主要作用是粗选从 波纹板输送过来的以及直接从脱粒装置分离凹板下落 的脱出物，排出颖糠等杂质。下筛主要用于精选从上 筛落下的谷粒，排出夹杂在谷粒中的颖壳等杂物 ，以 保证谷粒的清洁度。尾筛主要用于排出短茎秆，并分 离其中夹杂的少量谷粒。 双风机位于振动筛的下部。前风机采用四直叶片 式离心风机，用分风板将前风机的风道分成上、 中、 下 3 个出风口，引导气流吹向筛面的不同位置； 后风 机也采用四直叶片式离心风机， 主要吹向尾筛筛面， 以提高尾筛筛面的风速。
（ 1. Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences，Beijing 100083 ，China； 2. Modern Agricultural Equipment Co. ，Ltd. ，Beijing 100083 ，China） Abstract： In view of inadequate efficiency of cleaning device about axial flow type grain combine harvester that using threshing method，double fan oscillating screen type cleaning device was designed． And its front fan had three air ducts． During the experiment，a plurality of measuring points were set in the surface of cleaning sieve， flow velocity value of each measuring point was measured by anemometer． Airflow distribution of sieve surface was analyzed． Experiment results showed that the size and distribution of airflow from three air ducts of front fan could meet the needs about airflow distribution of cleaning device for longitudinal axial flow type threshing method． After fan could effectively assisted cleaning sieve discharge short stem， so as to improve the cleaning effect． Key words： Combine harvester，Double fan，Air duct，Cleaning sieve，Airflow distribution
X 1 500 1 500 1 500 1 500 1 500 测量点坐标值 mm Y 300 300 300 300 300 Z 470 235 0 -235 -470 风速值 m·s － 1 V 4. 2 3. 6 4. 2 4. 1 3. 8
2
试验方案及试验数据
试验在谷物联合收割机上进行，发动机在额定转 速 （ 2 400 rmin） 状态下工作， 前风机转速 1 100 r min，后风机转速 1 150 rmin， 测定双风机的气流在 各筛面上的大小及在各筛面的分布情况 。根据物料的 ： 小麦漂浮速度为 8. 9 ～ 11. 5 ms， 水稻 漂浮速度约为 10. 1 ms，长度小于 100 mm 的麦秆的 漂浮速度 漂浮速度为 5 ～ 6 ms， 稻糠的漂浮速度为 0. 84 ～ 2. 4 ms，对本清选装置的气流大小、分布进行分析。
Leabharlann Baidu
Experiments and Analysis about Airflow Distribution over Oscillating Sieve of Grain Combine Harvester
2 2 2 2 Cui Junwei1， ，Han Zengde1， ，Zhang Zirui1， ，Hao Fuping1， ， 2 2 Gan Bangxing1， ，Su Tiansheng1 ，Qiao Xiaodong1，
X 550 550 550 550 550 750 750 750 750 750 950 950 950 950 950 1 150 1 150 1 150 1 150 1 150 测量点坐标值 mm Y 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 Z 470 235 0 -235 -470 470 235 0 -235 -470 470 235 0 -235 -470 470 235 0 -235 -470 风速值 m·s － 1 V 6. 0 5. 5 5. 8 5. 8 7. 4 6. 0 5. 7 5. 8 5. 1 7. 2 5. 1 4. 4 4. 1 5. 5 5. 7 4. 1 4. 0 3. 8 4. 4 5. 2
。 近年来， 不少学者对风筛式清 。如陈霓等为改善横轴流式脱
选装置进行了研究
［6-14 ］
粒的清选室内气流分布，设计了圆锥形离心式清选风 扇； 李耀明等对离心风机与贯流风机共同作用的清选
收稿日期： 2015-01-27 修回日期： 2015-02-04 基金项目： 国家高技术研究发展计划 （ 863 计划） 资助项目 （ 项目编号： 2012AA10A502 ） 作者简介： 崔俊伟，工程师，研究方向： 收获机械设计。E-mail： cuijw83@ 126. com 韩增德，通信作者，研究员，研究方向： 收获机械设计。E-mail： jxzx000@ sina. com
第5 卷 第2 期 2015 年 3 月
农
业
工
程
Agricultural Engineering
Vol． 5 No． 2 Mar． 2015
谷物联合收割机清选筛筛面气流分布试验及分析
1， 2 1， 2 1， 2 1， 2 1， 2 1 1， 2 崔俊伟 ，韩增德 ，张子瑞 ，郝付平 ，甘帮兴 ，苏天生 ，乔晓东
［15 ］
2. 3 下筛筛面测量位置的设定及试验数据 在下筛筛面 Y = 200 mm 的平面内沿 X 方向设定 4 个坐标点， 共计 20 个测量点， 各点坐标值及风速
崔俊伟
等： 谷物联合收割机清选筛筛面气流分布试验及分析
3
值见表 3 。
Tab. 3 表 3 下筛筛面测量点坐标值及风速值 Coordinate values and wind speed value of measuring point over lower sieve surface
2. 2 尾筛筛面测量位置的设定及试验数据 因尾筛筛面较短，筛面气流变化不大，故只取一 个截面做气流分布测试。 在尾筛筛面 Y = 300 mm 沿 X 方向设定 1 个坐标点，共 5 个测量点， 各点坐标值 及风速值见表 2 。
Tab. 2 表 2 尾筛筛面测量点坐标值及风速值 Coordinate values and wind speed value of measuring point over caudal sieve surface
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农业工程
装备与机械化
1
清选装置的结构及工作原理
以前风机轴线与振动筛宽度方向对称面的交点作 ［13 ］ 为坐标原点，建立笛卡尔坐标系 。 以振动筛前后 方向为 X 方向 （ 向后为正） ，垂直于筛面方向为 Y 方 向 （ 向上为正） ，振动筛宽度方向为 Z 方向 （ 向左为 正） ，并在 Z 方向上将振动筛均分 为 5 个 平 面， 即 Z = 470 ， Z = 235 ， Z = 0， Z = -235 ， Z = -470 。在上 述 5 个平面上建立若干测试点，用风速仪对筛面上的 风速进行测试。 风速仪的型号为 LM-8000 ， 量程为 0. 4 ～ 30 ms，测量精度为 3% FS。 2. 1 上筛面测量位置的设定及试验数据 在上筛筛面 Y = 300 mm 的平面上沿 X 方向设定 3 个坐标点， 共 15 个测量点， 各点坐标值及风速值 见表 1 。
清选装置是谷物联合收割机的重要工作部件 ，其 ［1-2 ］ 。 目前， 作业性能的高低决定了整机的作业性能 大部分谷物联合收割机采用的是风筛式清选装置 ，即 气流与振动筛共同作用于脱出物 ，因此气流的分布状 况对清选装置的作业效果有着重要影响
［3-4 ］
。
由于不同机型的脱粒装置形式不同 ，其脱出物在 筛面的分布状态也不同，因而对清选装置气流分布的 要求也不尽相同
Tab. 1 表 1 上筛筛面测量点坐标值及风速值 Coordinate values and wind speed value of measuring point over upper sieve surface
X 550 550 550 550 550 850 850 850 850 850 1 150 测量点坐标值 mm Y 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 Z 470 235 0 -235 -470 470 235 0 -235 -470 470 235 0 -235 -470 风速值 m·s － 1 V 5. 4 5. 0 5. 5 5. 3 6. 7 3. 9 4. 4 4. 1 4. 7 4. 5 3. 2 3. 5 2. 9 2. 7 3. 5
Fig. 1
图 1 振动筛结构 Structure of oscillating cleaning sieve
1 150 1 150 1 150 1 150
工作时，振动筛做往复运动，谷粒混合物不断地 由波纹板送往上筛面，从波纹板下落到上筛筛面的过 程中，装在振动筛前下方的前风机吹出的气流把谷粒 混合物吹散，颖糠、碎草及质量较小的杂质被气流带 出机外，质量较大的谷粒等留在上筛面向后移动 ，谷 粒在向后移动过程中从上筛漏下， 经过下筛进行精 选。碎草、短茎秆由尾筛排出，后风机的气流用于辅 助尾筛工作。
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引言
室内的气流分布进行了模拟及分析； 汤楚宙等对离 心－ 轴流组合式清粮风机进行了试验研究； 孙国建等 对风筛式双风道横流风机清选装置进行了试验研究 ； 唐伦等对油菜清选装置筛面气流场的分布规律进行了 研究。以上研究主要针对横轴流式及单纵轴流式脱粒 方式，并且主要采用的是单离心风机，依然存在气流 在振动筛尾部减弱过快或气流在筛面的分布无法满足 相应脱粒方式的要求等问题，影响清选效率。 本文主要针对纵向双轴流脱粒形式的谷物联合收 割机脱粒方式的特点，设计了双风机振动筛式清选装 置。通过试验对风机的气流进行测定 ，分析气流在筛 面上的分布情况， 为筛面气流分布的优化提供依据， 以进一步提高清选装置的工作效率 。
（ 1. 中国农业机械化科学研究院，北京 100083 ； 摘
2. 现代农装科技股份有限公司，北京 100083 ）
要： 针对轴流式谷物联合收割机脱粒方式的清选装置效率不足的问题，设计了双风机振动筛式清选装置，前风机
采用 3 风道结构。试验时在清选筛筛面上设置若干个测量点，采用风速仪测定各个测量点处的气流速度值，分析筛面 气流分布状况。试验结果表明： 前风机从 3 风道吹出的气流大小及分布能满足纵向轴流式脱粒方式对清选装置气流分 布的需要； 后风机能有效辅助清选筛排出短茎秆，提高清选效果。 关键词： 谷物联合收割机； 双风机； 风道； 清选筛； 气流分布 中图分类号： S225. 3 文献标识码： A 文章编号： 2095-1795 （ 2015 ） 02-0001-04
设计的清选装置结构如图 1 ， 主要包括振动筛和 双风机。 振动筛采用整体式双层筛， 包括波纹板、 上筛、 下筛和尾筛等，尺寸为 1 765 mm × 970 mm。 波纹板 主要将脱粒滚筒前段落下的脱出物送向上筛筛面 ，并 将谷粒、颖糠等杂质分层。上筛的主要作用是粗选从 波纹板输送过来的以及直接从脱粒装置分离凹板下落 的脱出物，排出颖糠等杂质。下筛主要用于精选从上 筛落下的谷粒，排出夹杂在谷粒中的颖壳等杂物 ，以 保证谷粒的清洁度。尾筛主要用于排出短茎秆，并分 离其中夹杂的少量谷粒。 双风机位于振动筛的下部。前风机采用四直叶片 式离心风机，用分风板将前风机的风道分成上、 中、 下 3 个出风口，引导气流吹向筛面的不同位置； 后风 机也采用四直叶片式离心风机， 主要吹向尾筛筛面， 以提高尾筛筛面的风速。
（ 1. Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences，Beijing 100083 ，China； 2. Modern Agricultural Equipment Co. ，Ltd. ，Beijing 100083 ，China） Abstract： In view of inadequate efficiency of cleaning device about axial flow type grain combine harvester that using threshing method，double fan oscillating screen type cleaning device was designed． And its front fan had three air ducts． During the experiment，a plurality of measuring points were set in the surface of cleaning sieve， flow velocity value of each measuring point was measured by anemometer． Airflow distribution of sieve surface was analyzed． Experiment results showed that the size and distribution of airflow from three air ducts of front fan could meet the needs about airflow distribution of cleaning device for longitudinal axial flow type threshing method． After fan could effectively assisted cleaning sieve discharge short stem， so as to improve the cleaning effect． Key words： Combine harvester，Double fan，Air duct，Cleaning sieve，Airflow distribution
X 1 500 1 500 1 500 1 500 1 500 测量点坐标值 mm Y 300 300 300 300 300 Z 470 235 0 -235 -470 风速值 m·s － 1 V 4. 2 3. 6 4. 2 4. 1 3. 8
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试验方案及试验数据
试验在谷物联合收割机上进行，发动机在额定转 速 （ 2 400 rmin） 状态下工作， 前风机转速 1 100 r min，后风机转速 1 150 rmin， 测定双风机的气流在 各筛面上的大小及在各筛面的分布情况 。根据物料的 ： 小麦漂浮速度为 8. 9 ～ 11. 5 ms， 水稻 漂浮速度约为 10. 1 ms，长度小于 100 mm 的麦秆的 漂浮速度 漂浮速度为 5 ～ 6 ms， 稻糠的漂浮速度为 0. 84 ～ 2. 4 ms，对本清选装置的气流大小、分布进行分析。
Leabharlann Baidu
Experiments and Analysis about Airflow Distribution over Oscillating Sieve of Grain Combine Harvester
2 2 2 2 Cui Junwei1， ，Han Zengde1， ，Zhang Zirui1， ，Hao Fuping1， ， 2 2 Gan Bangxing1， ，Su Tiansheng1 ，Qiao Xiaodong1，
X 550 550 550 550 550 750 750 750 750 750 950 950 950 950 950 1 150 1 150 1 150 1 150 1 150 测量点坐标值 mm Y 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 Z 470 235 0 -235 -470 470 235 0 -235 -470 470 235 0 -235 -470 470 235 0 -235 -470 风速值 m·s － 1 V 6. 0 5. 5 5. 8 5. 8 7. 4 6. 0 5. 7 5. 8 5. 1 7. 2 5. 1 4. 4 4. 1 5. 5 5. 7 4. 1 4. 0 3. 8 4. 4 5. 2